El exoesqueleto de mano suave, creado por la Universidad Técnica de Múnich, utiliza señales eléctricas de los músculos del antebrazo y aprendizaje automático para detectar cuándo un usuario intenta moverse, según informó la institución alemana. Una vez detectada la intención, el sistema infla cojines de aire suaves dentro del guante para asistir los movimientos de los dedos y la muñeca, permitiendo a los usuarios agarrar de forma segura objetos como tazas, platos y utensilios.

Según el equipo de investigación, sensores de movimiento adicionales mantienen un agarre firme mientras los objetos están siendo transportados, ayudando a prevenir caídas accidentales y mejorando la independencia de personas con parálisis.

Tecnología de agarre flexible

El exoesqueleto neumático de mano está diseñado para restaurar la capacidad de agarre en personas con manos paralizadas. A diferencia de los exoesqueletos robóticos rígidos, el sistema portátil está construido como un guante de tela ligera equipado con cojines de aire inflables que proporcionan asistencia flexible y dirigida a los dedos y la muñeca, según la Universidad Técnica de Múnich.

El guante cuenta con una red de 13 tubos neumáticos que inflan cámaras de aire individuales posicionadas a lo largo de la mano. Al controlar con precisión la presión del aire, el sistema puede doblar y enderezar cada dedo de forma independiente mientras también asiste la rotación de la muñeca. Esto permite a los usuarios realizar tareas cotidianas de agarre, como sostener platos, vasos, tenedores, cucharas y otros objetos domésticos con un agarre seguro.

El exoesqueleto es controlado mediante electromiografía (EMG), que mide las pequeñas señales eléctricas generadas por los músculos del antebrazo. Los sensores colocados en el antebrazo capturan continuamente estas señales, mientras que algoritmos de aprendizaje automático analizan los datos en tiempo real para predecir cuándo el usuario intenta agarrar un objeto. Una vez detectado un movimiento intencionado, el guante infla automáticamente las cámaras de aire apropiadas para asistir el movimiento, según los investigadores.

Para mejorar la fiabilidad durante el uso, el sistema también incorpora sensores de movimiento que detectan movimientos de transporte después de que un objeto ha sido agarrado. Estos sensores aseguran que el guante mantenga suficiente fuerza de agarre mientras el objeto está siendo transportado, reduciendo el riesgo de caídas accidentales y permitiendo movimientos de mano más seguros y naturales.

Predicción inteligente de movimientos

Los investigadores diseñaron el exoesqueleto de mano suave para combinar predicción inteligente de movimientos con un diseño portátil ligero y asequible.

El sistema utiliza algoritmos de aprendizaje automático para interpretar señales eléctricas de los músculos del antebrazo del usuario, logrando una predicción de intención de agarre con hasta un 97 por ciento de fiabilidad, según la Universidad Técnica de Múnich. El guante está hecho de tela económica e incorpora cámaras de aire inflables, haciendo que la tecnología sea significativamente más asequible que muchos dispositivos robóticos de rehabilitación convencionales mientras permanece práctica para el uso diario.

Pruebas con pacientes de esclerosis lateral amiotrófica

La tecnología fue desarrollada y probada en estrecha colaboración con una persona que vive con esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad neurológica progresiva que destruye gradualmente las células nerviosas que controlan el movimiento muscular voluntario.

En el momento de las pruebas, el participante conservaba solo movimiento limitado en la primera articulación del pulgar. Los investigadores colocaron un sensor de electromiografía (EMG) en el antebrazo para detectar actividad eléctrica del músculo flexor largo del pulgar. Incluso estas señales musculares débiles fueron suficientes para activar la inflación de los cojines de aire neumáticos del guante, según el estudio.

Durante los ensayos, el sistema reconoció con éxito la intención de agarre del usuario en aproximadamente el 90 por ciento de los intentos. El participante pudo recoger objetos cotidianos, sostener un tenedor por primera vez en cuatro años y manipular bloques pequeños. Los investigadores también encontraron que solo cinco minutos de entrenamiento con un videojuego controlado por el pulgar mejoraron significativamente el rendimiento de agarre del usuario, demostrando la adaptabilidad del sistema incluso para discapacidades neurológicas severas.

"En principio, este guante puede ayudar a personas con parálisis flácida, incluyendo, por ejemplo, personas que han sufrido daño nervioso periférico tras accidentes de motocicleta o bicicleta, o pacientes con polineuropatía", dijo el profesor Tobias Wächter, neurólogo de la Clínica Passauer Wolf, en un comunicado.

Implicaciones para la rehabilitación

El desarrollo de este exoesqueleto de mano suave representa un avance en la tecnología de asistencia para personas con parálisis de manos. A diferencia de dispositivos robóticos rígidos y costosos, este sistema combina materiales económicos con algoritmos avanzados de aprendizaje automático para ofrecer una solución práctica y accesible.

La capacidad del dispositivo para funcionar con señales musculares extremadamente débiles lo hace potencialmente útil para una amplia gama de condiciones que causan parálisis de manos, desde enfermedades neurológicas progresivas como la ELA hasta lesiones nerviosas periféricas causadas por accidentes. La alta tasa de fiabilidad en la predicción de intenciones de agarre y la capacidad de mejora mediante entrenamiento breve sugieren que el sistema podría adaptarse a las necesidades individuales de diferentes usuarios.

El uso de materiales blandos y ligeros también ofrece ventajas en términos de comodidad y portabilidad, factores críticos para dispositivos destinados al uso diario prolongado. La tecnología podría eventualmente permitir a personas con parálisis de manos realizar tareas cotidianas de forma más independiente, desde comer hasta manipular objetos domésticos, mejorando significativamente su calidad de vida.